雙網(wǎng)傳真機的編譯碼電路設計與實(shí)現

4 譯碼電路單元設計
對于MHC碼而言，首先它是一個(gè)變長(cháng)碼，發(fā)送端在編碼時(shí)把游程長(cháng)度所對應的碼元數據不留間隙的存入發(fā)送緩沖區中，經(jīng)過(guò)調制載波后發(fā)送出去。接收端解調出來(lái)的數據，即編碼數據，譯碼時(shí)從該數據序列中分離出碼字，由碼字去找出所對應的游程長(cháng)度，輸出到打印緩沖區，就完成了譯碼過(guò)程。要提高譯碼速度，可以采用多步合一的方法，減少查找碼表的次數，也就是一次輸入多個(gè)碼元。根據碼表的特點(diǎn)，對白譯碼而言，第一次可直接輸入4個(gè)碼元，對于黑譯碼，第一次可輸入2個(gè)碼元，隨后每次可輸入2個(gè)碼元或1個(gè)碼元。
譯碼時(shí)，通過(guò)Avalon總線(xiàn)接口將編碼數據寫(xiě)入一個(gè)32×256 b的緩沖區；譯碼完成后，將數據送到打印緩沖區，由信號控制模塊控制打印緩沖區的復位、讀時(shí)鐘、讀請求和打印頭時(shí)鐘信號，打印緩沖區的大小為1×2 048 b。當寫(xiě)入個(gè)數記到1 728時(shí)，就會(huì )進(jìn)行讀操作。如果出現誤碼，寫(xiě)入個(gè)數超過(guò)1 728時(shí)，FIFO清零，此時(shí)不進(jìn)行讀操作，而是將誤碼的那行數據丟棄，并加入一行白點(diǎn)(1 728個(gè)‘0’)。傳真譯碼電路如圖5所示。
在譯碼電路中，檢測到EOL后，將對譯碼緩沖區的數據交替地進(jìn)行白譯碼、黑譯碼、白譯碼操作。其中譯碼碼表的地址和數據寬度均為8 b。譯碼時(shí)，接收4 b數據(白碼元)，通過(guò)形成的8 b地址來(lái)查找碼表并返回一個(gè)8 b數據Ram_Data，并根據此數據低2位的值來(lái)進(jìn)行下一步操作。當Ram_Data低2位為‘01’時(shí)，輸出數據高6位的值，此時(shí)終止碼使能有效；當Ram_Data低2位為‘11’時(shí)，輸出數據高6位的值，此時(shí)形成碼使能有效；當Ram_Data低2位為‘00’時(shí)，表示接收1 b數據和Ram_Data相加形成新地址；當Ram_Data低2位為‘10’時(shí)，表示接收2 b數據和Ram_Data相加形成新地址；繼續查找碼表，重復操作，直到譯出碼元或出錯為止。查找黑白碼表不同的是：對于白譯碼而言，由于最短碼字長(cháng)度為4，所以第一次可直接查找4 b碼元，隨之可查找2 b或1 b碼元；而對于黑譯碼而言，由于最短的碼字長(cháng)度為2，所以第一次查找2 b碼元，隨之可查找2 b或1 b碼元；輸出的6 b數據為連續黑點(diǎn)或連續白點(diǎn)的個(gè)數。將譯碼后的數據存入1×2 048 b的打印緩沖區，當存儲數據滿(mǎn)一行時(shí)，輸出到打印頭打印，待清空后再進(jìn)行下一行的譯碼。掃描到打印一行的時(shí)間要求是10 ms，所以譯碼完成后進(jìn)行等待，直到數據鎖存后再進(jìn)行下一行的譯碼。譯碼狀態(tài)轉移圖如圖6所示。

5 仿真驗證與系統測試
采用基于碼表遍歷的驗證策略，對電路進(jìn)行仿真驗證，并查看輸出波形圖，結果均與設計要求一致。仿真部分波形圖如圖7所示。

其中，fifo_data為編碼數據；dot_cont為譯出的總點(diǎn)數；white_black_flag為黑白標志位，‘1’表示黑，‘0’表示白。
該電路通過(guò)QuartusⅡ環(huán)境下的SOPC配置CPU核，在A(yíng)ltera公司的FPGA開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行下載，并在NiosⅡ開(kāi)發(fā)環(huán)境中使用軟件測試該電路，通過(guò)寄存器驅動(dòng)電路工作，經(jīng)過(guò)掃描，CPU核向電路寫(xiě)入編碼數據，待輸出標識位有效后，再讀出譯碼后數據，通過(guò)傳真機打印出來(lái)。綜合結果表明電路可以工作在100 MHz時(shí)鐘頻率下。
將傳真標準樣張編碼數據送給譯碼模塊完成對譯碼電路的測試，打印出的圖像滿(mǎn)足測試標準。然后將標準樣張原稿經(jīng)過(guò)掃描編碼，送給譯碼打印，輸出打印結果與原稿比對。通過(guò)反復調試，軟硬件運行穩定，達到系統功能指標。

6 結語(yǔ)
本文采用兩級編碼和快速譯碼的設計思路，在FPGA芯片上實(shí)現了編譯碼電路和外設控制器。上層軟件通過(guò)寄存器接口完成對硬件系統的控制，經(jīng)過(guò)仿真驗證與測試，電路對傳真數據正確編譯碼，與軟件系統相配合為高性能的雙網(wǎng)傳真機提供了可靠的技術(shù)基礎。